基于保護性耕作理念而研發的多功能農機具

王柱　朱月青　高興晴　郭燕　陳小明

摘 要 主要論述了保護性耕作的理念、必要性以及保護性耕作的解決途徑，并設計了一款基于保護性耕作而研發的新型農機具，具體論述了這款機具的技術特點及耕作效果，為保護性耕作的推廣及應用貢獻力量。

關鍵詞 保護性耕作；多功能農機具；農業機械；免耕播種機

中圖分類號：F323.3 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）18--02

我國是世界13個貧水國之一，旱區人口占全國45%，旱區耕地占全國64%約0.77億hm2。西北地處干旱半干旱區約0.39億hm2，十年九旱，災害頻繁，降水時空分布不均，地形地貌復雜多樣，糧食產量低而不穩。

保護性耕作是指地表有機殘體覆蓋在30%以上，使土壤侵蝕控制在50%以下的耕作或種植體系，它是以減少人為因素對土壤體系的破壞為原則，考慮以較低的能量和物質投入來維持相對高產，單位投入可獲取較高利潤，是具有生態保護意義的一類農業可持續發展形式，是農業的第四次革命。保護性耕作是指“對農田實行免耕、少耕、并用作物秸稈覆蓋地表，以減少風蝕，提高土壤肥力和抗旱能力的先進農業耕作技術”。

1 保護性耕作的關鍵技術及解決途徑

一是以抗旱節水品種為切入點，合理搭配小麥玉米品種，提高自然資源的生產潛力，實現有限資源的高效利用。二是以提高降水利用率為核心，主攻小麥，兼顧玉米，通過深松（覆蓋）、秸稈（覆蓋）還田、少（免）耕播種等保護性耕作技術的合理組合與配套應用，協調土壤水分的周年平衡供應，做到伏雨春用，降低和緩解干旱缺水對作物的不利影響。三是實施秸稈（覆蓋）還田技術，增強土壤微生物活性，收住天上水，保住地下墑，改良土壤結構，培肥土壤地力，提高抗旱減災能力。

2 多功能免耕施肥播種機的整體設計

為了廣泛應用保護性耕作、秸稈還田等農機化新技術，滿足社會需求，特研制2BMF7多功能免耕施肥播種機。本產品采用了一種新型滑切刀組合開溝器，可對未耕地實現作物前茬秸稈、根茬破碎、田間雜草的粉碎、滅茬、開溝、施肥、播種、鎮壓等多道工序，實現全免耕播種。

1.種肥箱斗總成 2.機架總成 3.箱體總成

4.刀軸總成 5.地輪部裝 6.開溝器部裝 7.支撐焊合

圖1 多功能免耕施肥播種機的整體設計

多功能免耕施肥播種機是由萬向傳動軸、齒輪箱總成、機架總成、種肥箱斗總成、地輪總成、投肥開溝器部裝、刀軸總成、支撐焊合等組成（見圖1）。

此機具采用整體焊接式剛性機架，強度高、剛性好、抗變形能力強。申請專利刀片可實現開溝、甩草功能，有效的防止秸稈壅堵，利于種子著床[1]。獨特設計開溝器可實現側深位施肥，提高了肥效的利用率。鋼圈式地輪，既滿足排種量的匹配，其整體質量滾壓后保證出苗整齊。

工作時，拖拉機的后動力輸出軸連接萬向傳動軸，并通過齒輪箱總成驅動滑切刀軸高速旋轉，在滅茬和旋耕埋茬的同時開出寬約4 cm、深10～12 cm的帶狀種床，并分離秸稈和殘茬于種溝兩側地表。同時，地輪總成通過鏈傳動機構帶動排種（肥）器轉動，排出肥料和種子，在投肥開溝器和投種管的共同作用下實現施肥與播種，地輪并作為鎮壓輪沿溝帶進行鎮壓，一次完成滅茬和埋茬整地、開溝、施肥、播種、覆土、鎮壓等作業。水田播種狀態：將刀軸的刀片安裝方式由免耕刀改為免耕刀與大彎刀組合，地輪部裝改為水田輪形式，即可實現河南、江蘇等地水田區作業。玉米播種狀態：支撐焊合可以更換為玉米用支撐架，將地輪總成拆除，加裝玉米精播裝置，即可實現玉米、大豆播種。

3 多功能免耕施肥播種機的技術特點

與國內外同類產品相比較，該系列產品主要有以下技術和結構特點。

（1）使用滑切刀鍘切功能和開溝原理，在保證種床質量的同時，盡可能減小翻土量（僅占總面積的1/4），降低動力消耗，提高作業效率，降低作業成本。

（2）采用具有自主知識產權的滑切刀專利技術，解決現有國內外同類機具普遍存在的作物秸稈纏繞和難以粉碎，容易壅堵等技術難題，使苗帶處的秸稈、根茬粉碎后與土壤分離，有利于種子著床和出苗，提高了播種質量。

（3）在播種玉米和豆類等農作物時，采用雙腔穴播、雙管錯位投種和側深位施肥新技術，可實現精少量播種，確保苗全、苗壯，有利于作物高產。

（4）采用帶狀播種、化肥深施和秸稈還田等多項農業新技術，加密了小麥苗帶，實現玉米帶狀播種，尤其是2BMF7行多功能免耕施肥播種機與現有自走式小麥和玉米收獲機械成功配套，使得小麥、玉米生產過程從種到收全盤機械化。符合農業高產栽培模式，有利于農業的可持續發展。

（5）整機采用框架式結構，剛性好，設計緊湊，調整使用方便；采用雙腔排種器，可以播種小麥、玉米、大豆等多種作物；采用加大型肥箱，更加符合深施肥要求，新型翻邊工藝，結構強度大大增強。

本設計產品創新3大特點：一是改旋耕刀為甩草刀，實現種肥帶開溝和秸稈分離；二是改普通外槽輪排種器為雙腔雙排多功能排種器，實現寬窄行精少量播種；三是增加甩草板對付聯合收割作業后的集堆秸稈，提高通過性。

本設計技術創新3大特點：一是集鍘草、滅茬、開溝、施肥、播種、和覆土鎮壓等多道工序一次完成，實現復式作業；只對種肥帶開溝，減少動土面積；二是集秸稈還田覆蓋、化肥深施、小壟溝播播種、精少量硬茬播種四項農業技術于一身，充分發揮技術集成的優勢；三是采用定動刀配合的機械鍘切原理，有效地解決了刀軸纏草和壅堵等難題，播種質量和機具田間通過性顯著提高。

優化設計后的產品兼顧到小麥、玉米和豆類的行距要求，便于全程機械化作業。

4 播種實例介紹

本設計研發的多功能播種機已在山東、山西、河南、江蘇等多省進行了試驗驗證，播種功能的實現以及出苗狀況均達到了預期效果（圖2），在山西運城農場的試驗已滿3 a，在第三年的跟蹤檢驗發現其增產效果已凸顯出來，相較同等條件下其他播種機耕作土地，平均每667 m2產量增加50 kg，試驗地113.33 hm2，合計增產創效達17萬元，獲得了當地農民的強烈好評。另在山東滕州合作社投放的機具經過3 a的跟蹤試驗也獲得了較好的結果，無論是小麥還是玉米，播種效果均滿足當地農藝需求，并起到了連續3 a增產的效果。

圖2 山西運城保護性耕作小麥播種及生長狀況

5 結論

推廣應用保護性耕作技術是一項艱難而復雜的農業系統工程，需要國家的大力扶持，需要科研人員的努力研發，需要農民觀念的轉變，需要農藝的配合調整。 走因地制宜，不斷創新的路子，實現農業節本增效和可持續發展。本設計的播種機可實現多功能一道工序，既貼合了保護性耕作的理念，又滿足了農藝的基本要求，配合了收割、秸稈還田等機械化實現，是一款值得大力推廣應用的新型農機具。

參考文獻

[1]張孝安.農業機械設計手冊[M].北京：中國農業科學技術出版社，2007：315

（責任編輯：趙中正）